Het licht valt op het object. Breng energie over. Het brengt ook momentum met zich mee. Wanneer elektromagnetische straling een oppervlak raakt, ontstaat er een fysieke duw. Dit is stralingsdruk. Het effect is meestal verwaarloosbaar. Er schijnt een lichtstraal op je hand, maar hij beweegt niet. Maar ongeacht de schaal is de natuurkunde van toepassing.
Het mechanisme is eenvoudig. Wanneer een oppervlak straling absorbeert, absorbeert het ook momentum. De druk is gelijk aan de momentumoverdrachtssnelheid. Het effect wordt verdubbeld wanneer het oppervlak licht reflecteert. De fotonen stuiteren terug. ze veranderen van richting. Deze bewegingsverandering produceert een dubbele kracht. Overweeg om een tennisbal tegen een muur te gooien in plaats van hem tegen de muur te smeren. Bounces hebben een groter effect.
De straling van de zon is een continue regen van fotonen. Zonlicht veroorzaakt niet veel druk. Astronauten weten het niet. Ingenieurs negeren dit vaak in standaardberekeningen. Maar de ruimte is leeg. Er is geen wrijving die kleine krachten verzwakt. De opeenstapeling van jarenlange inspanningen wordt slechts in een paar stappen bij elkaar opgeteld.
Dit principe maakt zonnezeilen mogelijk. Dit is een theoretisch voortstuwingssysteem. Er wordt gebruik gemaakt van een groot reflecterend vel. Deze zeilen vangen het zonlicht op. De druk duwt het ruimtevaartuig naar voren. Er is geen brandstof nodig. De zon zorgt voor de stuwkracht. Uit berekeningen blijkt dat een zeil dat groot genoeg is een ruimtevaartuig door het zonnestelsel zou kunnen vervoeren. Het beweegt onder de druk van sterrenlicht.
Waarom is dit belangrijk? Conventionele raketten vervoeren brandstof. De brandstof is van kwaliteit. Brandstof vervoeren betekent meer brandstof vervoeren om die brandstof op te tillen. Dit is de tirannie van de raketvergelijking. Zonnezeilen omzeilen deze beperking. Ze zijn afhankelijk van oneindige hulpbronnen. Ze kunnen blijven versnellen. De eerste overdracht zal enige tijd in beslag nemen. De afstand is echter oneindig.
Dit concept is niet nieuw. Johannes Kepler observeerde de staart van de komeet die van de zon af wees. Hij vermoedde lichte druk. Hij heeft gelijk. De moderne natuurkunde ondersteunt dit. De druk is reëel. Dit kan worden gemeten. Het is gewoon zwak.
De technologie is aan een inhaalslag bezig. De materiaalkunde is vooruitgegaan. Je kunt de zeilen lichter maken. Je kunt het ook groter maken. Hoe dunner het materiaal, hoe beter het reflecterende effect. Het is ook lichtgewicht. De verhouding tussen oppervlakte en massa neemt toe. Dit is een belangrijke maatstaf. Hoe hoger de verhouding, hoe hoger de acceleratie.
Lopende projecten testen de wateren. Sommige satellieten gebruiken kleine zeilen voor standcontrole. Ze zijn georiënteerd. Ze veranderen niet significant van baan. Nog. Volledige voortstuwing bevindt zich nog in de experimentele fase. De uitdaging is mechanisch. Het uitspreiden van een zeil ter grootte van een voetbalveld in het vacuüm van de ruimte is moeilijk. Het materiaal moet bestand zijn tegen straling. Ze mogen niet scheuren. Ze moeten reflecterend blijven.
Als dit wordt opgelost, zou de impact enorm zijn. Missies naar buitenplaneten zijn mogelijk. De reistijd is verkort. De kosten dalen. Geen brandstof betekent een lichtere lancering. We kunnen meer massa naar verre werelden sturen. U kunt de Kuipergordel verkennen. Het is ook mogelijk om het zonnestelsel te verlaten.
De zon is een duwer. Alles wordt aangedreven door licht. Het enige wat je hoeft te doen is je hand groot genoeg maken om hem vast te pakken.
